KAPITULLI 4. KLASA FILLESTARE INFORMATIVE RRETH STRUKTURËS SË LËNDËS
Zgjidhja e problemeve mbi këtë temë duhet t'i ndihmojë studentët të zhvillojnë konceptet fillestare rreth struktura molekulare substancave.
Në detyrat është e nevojshme të merren parasysh, para së gjithash, faktet e mëposhtme: shpjegim shkencor gjë që në mënyrë të pashmangshme çon në idenë se trupat përbëhen nga grimca të vogla - molekula.
Më pas, duhet të zgjidhen një sërë problemesh që japin një ide për madhësinë e molekulave, si dhe vetitë, lëvizjen dhe ndërveprimin e tyre. Për shkak të pamjaftueshmërisë trajnimi matematikor nxënësit, shumica e detyrave duhet të jenë të cilësisë së lartë.
Vëmendje e konsiderueshme duhet t'i kushtohet gjithashtu problemeve eksperimentale. Jo i komplikuar detyra eksperimentale Studentët mund ta bëjnë këtë edhe në shtëpi.
Informacioni i marrë në lidhje me strukturën molekulare të substancave përdoret më pas për të shpjeguar dallimet ndërmjet të ngurtë, të lëngët dhe gjendjet e gazta substancave.
1. Ekzistenca e molekulave. Madhësitë molekulare
Është e dobishme të sqarohet dhe thellohet koncepti fillestar i molekulave dhe madhësive të tyre me ndihmën e detyrave në të cilat fotografitë e molekulave të marra duke përdorur mikroskop elektronik.
Zgjidhja e problemeve duke treguar strukturë komplekse molekula, opsionale. Por në planin hyrës, veçanërisht në klasat me performancë të fortë akademike, mund të merrni parasysh 2-3 probleme që tregojnë se molekulat substanca komplekse përbëhet nga më shumë grimcat e imta- atomet.
Së bashku me ato cilësore, mund të jepni probleme në llogaritjet e thjeshta të madhësive absolute dhe relative të molekulave.
43. Figura 11 tregon një fotografi të një grimce të ngurta, i marrë duke përdorur një mikroskop elektronik. E cila
Oriz. 11. (shih skanimin)
A mund të nxirret një përfundim bazuar në këtë fotografi për strukturën e një trupi të ngurtë? Duke përdorur shkallën e treguar në fotografi, përcaktoni madhësinë e një grimce - një molekule.
Zgjidhje. Tërhiqet vëmendja për faktin se të gjitha molekulat janë identike, të vendosura në një trup të ngurtë në në një rend të caktuar dhe kanë një paketim kaq të dendur sa që mbeten vetëm boshllëqe të vogla midis tyre.
Për të përcaktuar diametrin e molekulave, numëroni numrin e tyre (50) në distancën e treguar prej 0,00017 cm dhe, duke llogaritur, gjeni se diametri i molekulës është afërsisht 0,000003 cm.
Tregojuni studentëve se kjo është një molekulë gjigante. Një molekulë uji, për shembull, ka një diametër rreth njëqind herë më të vogël.
44. Një mikroskop optik ju lejon të dalloni objektet me madhësi rreth 0,00003 cm A është e mundur të shihni një pikë uji me një diametër prej njëqind, një mijë, një milion molekulash në një mikroskop të tillë? Diametri i një molekule uji është afërsisht
Rrjedhimisht, me një mikroskop optik mund të shihni vetëm një pikë uji, diametri i së cilës është të paktën 1000 herë më i madh se diametri i një molekule uji. Vetë molekulat e ujit nuk mund të shihen me mikroskop optik.
45. Numri i molekulave në ajër në presion normal dhe 0°C është . Duke supozuar se diametri i një molekule gazi është afërsisht 0.00000003 cm, llogarisni se sa të gjata do të ishin "rruazat" nëse të gjitha këto molekula mund të lidheshin fort në një fije të padukshme.
Përgjigju. 8 milion km.
46 (e). Vendosni dy epruveta me kokë poshtë në ujë dhe vendosni telat e zhveshur të ngjitura në shtyllat e baterisë. Nga erdhën gazrat?
Zgjidhje. Në bazë të djegies së shndritshme të copëzave në njërën epruvetë dhe blicit në tjetrën, arrihet në përfundimin se në njërën epruvetë kishte oksigjen dhe në tjetrën hidrogjen.
Ata shpjegojnë se gazrat u shfaqën gjatë dekompozimit të një molekule uji. Rrjedhimisht, vetitë e një molekule nuk ruhen kur ndahen në pjesë më të vogla. Nxënësit mund të informohen se uji gjithashtu zbërthehet në oksigjen dhe hidrogjen kur avulli i ujit nxehet në një temperaturë shumë të lartë.
Është e qartë se ne nuk do të jemi në gjendje të masim drejtpërdrejt një grimcë kaq të vogël të materies. Ne do të kryejmë një eksperiment nga i cili, përmes llogaritjeve të thjeshta, mund të përcaktojmë madhësinë e molekulave. Ju, sigurisht, keni parë filma me ngjyrë të hollë të formuar nga produktet e naftës (vajrat lubrifikues, naftë, etj.) në sipërfaqen e ujit. Ngjyra e filmave të hollë lind nga mbivendosja e rrezeve të dritës të reflektuara nga lart dhe sipërfaqet e poshtme filma - ky fenomen quhet interferencë e dritës. Për të njëjtën arsye, flluskat e sapunit shkëlqejnë me të gjitha ngjyrat e ylberit.
Ju do të studioni fenomenin e ndërhyrjes në mësimet e fizikës. Dhe tani ne jemi të interesuar për trashësinë e filmit - a keni menduar ndonjëherë se sa i hollë është? Përcaktimi i trashësisë së filmit është shumë i thjeshtë: ju duhet të ndani vëllimin e tij me sipërfaqen. Edhe marinarët e lashtë vunë re se nëse vaji vegjetal derdhet në sipërfaqen e ujit, ai do të përhapet në një vend shumë të madh (në atë kohë lindi një mendim mjaft i çuditshëm se në këtë mënyrë mund të "qetësohet" deti gjatë një stuhie). Ndoshta personi i parë që mati sipërfaqen e një njolle vaji në ujë ishte shkencëtari dhe diplomati i shquar amerikan Benjamin Franklin (1706-1790), imazhi i të cilit shfaqet në kartëmonedhën e njëqind dollarëve. Shumë e tij shpikje e famshme- rrufepritës (ose më mirë, rrufepritës). Në 1774, Franklin udhëtoi në Evropë për të zgjidhur një tjetër konflikt midis Anglisë dhe Shteteve të Bashkuara. Në kohën e lirë nga negociatat, ai eksperimentoi me filma vaji në sipërfaqen e ujit. Për habinë e tij, një lugë vaj perimesh përhapur në të gjithë sipërfaqen e një pellgu të vogël. Nëse derdhni vaj jo vegjetal në ujë, por vaj makinerie jo viskoze, njolla prej saj nuk do të jetë aq e madhe: një pikë prodhon një rreth me një diametër prej rreth 20 cm afërsisht 300 cm3, vëllimi i një pike është rreth 0,03 cm3. Prandaj, trashësia e filmit është 0,03 cm1 / 300 cm3 = 0,0001 cm = 0,001 mm - 1 mikron. Një e mijta e milimetrit është një vlerë shumë e vogël, jo çdo mikroskop mund të shohë një grimcë të kësaj madhësie.
Por a kemi garanci që molekulat e vajit të makinës të përhapen në të gjithë ujin në një shtresë? Në fund të fundit, vetëm në këtë rast trashësia e filmit do të korrespondojë me madhësinë e molekulave. Ne nuk kemi një garanci të tillë, dhe ja pse. Molekulat që përbëjnë vajin e motorit quhen hidrofobike (përkthyer nga greqishtja "hidrofobike" - "frikë nga uji"). Ata "përmbahen" mjaft mirë me njëri-tjetrin, por me shumë ngurrim me molekulat e ujit. Nëse një substancë e ngjashme me vajin e makinës derdhet në sipërfaqen e ujit, ajo formon një film mjaft të trashë (sipas standardeve molekulare) mbi të, i përbërë nga qindra dhe madje mijëra shtresa molekulare. Përveç faktit se llogaritjet e tilla janë interesante në vetvete, ato kanë një të shkëlqyer rëndësi praktike. Për shembull, deri më sot është e pamundur të shmangen aksidentet e cisternave të mëdha që transportojnë naftë mijëra kilometra nga vendi i prodhimit të saj. Si pasojë e një aksidenti të tillë, sasi e madhe vaj, i cili do të ketë një efekt të dëmshëm në organizmat e gjallë. Vaji është më viskoz në krahasim me vajin e makinës, kështu që filmi i tij është sipërfaqe ujore Mund të jetë pak më e trashë. Kështu, në një nga aksidentet janë derdhur 120 mijë tonë naftë, në një sipërfaqe prej 500 km3. Siç tregon një llogaritje e thjeshtë, trashësia mesatare e një filmi të tillë është 200 mikron. Trashësia e filmit varet si nga lloji i vajit ashtu edhe nga temperatura e ujit: në detet e ftohtë, ku vaji bëhet më i trashë, filmi është më i trashë, në detet e ngrohtë, ku vaji bëhet më pak viskoz, është më i hollë. Por në çdo rast, aksidenti i një cisterne të madhe, kur dhjetëra mijëra tonë naftë bien në det, është një fatkeqësi. Në fund të fundit, nëse i gjithë vaji i derdhur përhapet shtrese e holle, atëherë formohet një vend me një sipërfaqe të madhe dhe është jashtëzakonisht e vështirë të eliminohet një film i tillë.
A është e mundur që një substancë të përhapet mbi ujë në mënyrë që të formohet vetëm një shtresë molekulash (një film i tillë quhet monomolekular)? Rezulton se kjo është e mundur, por në vend të vajit të makinës ose naftës, duhet të merrni një substancë tjetër. Molekulat e një lënde të tillë duhet të kenë një grup atomesh të ashtuquajtur hidrofil (d.m.th., "ujëdashës") në njërin skaj dhe një grup hidrofobik në skajin tjetër. Çfarë ndodh nëse një substancë e përbërë nga molekula të tilla vendoset në sipërfaqen e ujit? Pjesa hidrofile e molekulave, duke u përpjekur të shpërndahet në ujë, do ta tërheqë molekulën në ujë, ndërsa pjesa hidrofobike, e cila ka "frikë" nga uji, do të shmangë me kokëfortësi kontaktin me ujin. Si rezultat i një "keqkuptimi" të tillë të ndërsjellë, molekulat (nëse ato "shtyhen" pak nga ana duke përdorur një dërrasë) do të rreshtohen në sipërfaqen e ujit siç tregohet në Fig. 3.1: skajet e tyre hidrofile futen në ujë dhe skajet e tyre hidrofobike dalin jashtë.
\6666666666ы/
Oriz. 3.1. Kështu orientohen molekulat e surfaktantëve në kufirin ujë-ajër, duke formuar një "Langmuir stockade" - të emërtuar sipas kimistit dhe fizikantit amerikan Irving Langmuir (1881-1957), i cili në 1916 krijoi teorinë e strukturës së shtresave të tilla në sipërfaqja e lëngjeve
Substancat që sillen në këtë mënyrë quhen surfaktantë. Këto përfshijnë, për shembull, sapun dhe të tjera detergjentët; acid oleik, i cili është pjesë e vajit të lulediellit; alkool palmitik, i cili është pjesë e vajit të palmës dhe vaj balene. Përhapja e substancave të tilla mbi sipërfaqen e ujit prodhon filma shumë më të hollë se vaji i makinës. Ky fenomen është i njohur për një kohë të gjatë, përvoja të ngjashme kryer në shekullin e 18-të. Por vetëm në fundi i XIX- në fillim të shekullit të 20-të, si rezultat i eksperimenteve të kryera nga fizikani anglez John William Rayleigh (1842-1919), fizikani gjerman Wilhelm Conrad Roentgen (1845-1923) dhe një numër shkencëtarësh të tjerë, u tregua se trashësia e filmit mund të arrijë madhësi kaq të vogla që të krahasueshme me madhësitë e molekulave individuale.
Në një nga këto eksperimente, kimisti anglez Neil Kensington Adam, shumica e molekulave dhe joneve të substancave të njohura për ne kanë madhësi të rendit 1 nm. Kështu, diametri i molekulave të hidrogjenit është afërsisht 0.2 nm, jodi - 0.5 nm, alkool etilik- 0,4 nm; rrezja e joneve të aluminit është 0,06 nm, natriumi - 0,10 nm, kloruri - 0,13 nm, klori - 0,18 nm, jodi - 0,22 nm. Por midis molekulave ka edhe gjigantë, madhësitë e të cilëve, sipas standardeve molekulare, janë vërtet astronomike. Kështu, në bërthamat e qelizave të kafshëve dhe bimëve më të larta ka molekula të trashëgimisë - acidet deoksiribonukleike (ADN). Gjatësia e tyre mund të kalojë 2,000,000 nm, pra 2 mm!
Për të përfunduar këtë pjesë - histori e shkurtër rreth metodës gjeniale (megjithëse jo më e sakta) e përdorur në vitin 1908 nga shkencëtari francez Jean Perrin për të "peshuar" molekulat. Siç e dini, dendësia e ajrit zvogëlohet me lartësinë. Gjithashtu në fillimi i XIX shekulli, shkencëtari francez Pierre Laplace zhvilloi një formulë që lejon llogaritjen e presionit në lartësi të ndryshme. Sipas kësaj formule, presioni atmosferik bie përgjysmë për çdo 6 km rritje. Kjo vlerë varet, natyrisht, nga forca gravitetit, si dhe masën e molekulave të ajrit. Nëse ajri nuk përbëhej nga azoti dhe oksigjeni, por nga molekula shumë të lehta të hidrogjenit (ato janë 16 herë më të lehta se molekulat e oksigjenit), atëherë një rënie e presionit atmosferik përgjysmë do të vërehej në një lartësi prej jo 6 km, por rreth 16 herë. më shumë, pra rreth 100 km. Në të kundërt, nëse molekulat do të ishin shumë të rënda, atmosfera do të "shtyhej" në sipërfaqen e Tokës dhe presioni do të binte shpejt me lartësinë.
Duke arsyetuar në këtë mënyrë. Në vend të molekulave, Perrin vendosi të përdorte topa të vegjël me ngjyrë gummigut të pezulluar në ujë. Ai u përpoq të përgatiste një pezullim (emulsion) me topa të së njëjtës madhësi - rreth 1 mikron në diametër. Pastaj vendosi një pikë emulsioni nën një mikroskop dhe, duke lëvizur vidën e mikroskopit vertikalisht, numëroi numrin e topave të çamçakëzit në lartësi të ndryshme. Doli se formula e Laplace është mjaft e zbatueshme për emulsionet: për çdo rritje prej 6 μm, numri i topave në fushën e shikimit zvogëlohej përgjysmë. Meqenëse 6 km është saktësisht një miliard herë më i madh se 6 mikronë, Perrin arriti në përfundimin se molekulat e oksigjenit dhe azotit janë të njëjtin numër herë më të lehta se gomat e gomës (dhe masa e tyre tashmë mund të përcaktohet eksperimentalisht).
Masa molare e ujit:
Nëse molekulat në një lëng janë të paketuara fort dhe secila prej tyre futet në një kub me një vëllim prej V 1 me brinjë d, Kjo .
Vëllimi i një molekule: , ku: Vm një lutje, N A- Numri i Avogadros.
Vëllimi i një mol lëngu: , ku: M- masa e saj molare është dendësia e saj.
Diametri i molekulës:
Duke llogaritur, kemi: 
I afërm masë molekulare alumini Mr=27. Përcaktoni karakteristikat e tij kryesore molekulare.
1. Masa molare e aluminit: M=Mr. 10 -3 M = 27 . 10 -3
Gjeni përqendrimin e molekulave, heliumit (M = 4,10 -3 kg/mol) në kushte normale(p=10 5 Pa, T=273K), shpejtësia e tyre rrënjë-mesatare katrore dhe dendësia e gazit. Nga cila thellësi në një trup uji noton lart një flluskë ajri nëse vëllimi i saj dyfishohet?Nuk e dimë nëse temperatura e ajrit në flluskë mbetet e njëjtë. Nëse është i njëjtë, atëherë procesi i ngjitjes përshkruhet nga ekuacioni pV=konst. Nëse ndryshon, atëherë ekuacioni pV/T=konst.
Le të vlerësojmë nëse bëjmë një gabim të madh nëse neglizhojmë ndryshimin e temperaturës.
Le të supozojmë se kemi rezultatin më të pafavorshëm Le të jetë moti shumë i nxehtë dhe temperatura e ujit në sipërfaqen e rezervuarit të arrijë +25 0 C (298 K). Në fund, temperatura nuk mund të jetë më e ulët se +4 0 C (277 K), pasi kjo temperaturë korrespondon me densitetin maksimal të ujit. Kështu, diferenca e temperaturës është 21 K. Në lidhje me temperaturën fillestare, kjo vlerë është % Vështirë se do të hasim në një trup të tillë uji, ndryshimi i temperaturës ndërmjet sipërfaqes dhe fundit të të cilit është i barabartë me vlerën e emërtuar. Për më tepër, flluska noton mjaft shpejt dhe nuk ka gjasa që të ketë kohë të ngrohet plotësisht gjatë ngjitjes. Kështu, gabimi i vërtetë do të jetë dukshëm më i vogël dhe ne mund të neglizhojmë plotësisht ndryshimin e temperaturës së ajrit në flluskë dhe të përdorim ligjin Boyle-Mariotte për të përshkruar procesin: p 1 V 1 = p 2 V 2, Ku: f 1- presioni i ajrit në flluskë në thellësi h (p 1 = p atm. + rgh), p 2- presioni i ajrit në flluskë afër sipërfaqes. p 2 = p atm.
 |
(p atm + rgh)V =p atm 2V; ;
|
Ajri është i bllokuar në një gotë të kthyer përmbys. Problemi thotë se xhami fillon të fundoset vetëm në një thellësi të caktuar. Me sa duket, nëse lëshohet në një thellësi më të vogël se një thellësi e caktuar kritike, ajo do të notojë lart (duke supozuar se xhami është pozicionuar rreptësisht vertikalisht dhe nuk përmbyset).
Niveli mbi të cilin xhami noton dhe nën të cilin zhytet karakterizohet nga barazia e forcave të aplikuara në xhami nga anët e ndryshme.
Forcat që veprojnë në xhami në drejtimin vertikal janë forca gravitacionale në rënie dhe forca lëvizëse lart.
Forca e lëvizjes lidhet me dendësinë e lëngut në të cilin vendoset xhami dhe vëllimin e lëngut të zhvendosur prej tij.
Forca e gravitetit që vepron në një gotë është drejtpërdrejt proporcionale me masën e saj.
Nga konteksti i problemit rezulton se ndërsa xhami fundoset, forca lart zvogëlohet. Një rënie në forcën lundruese mund të ndodhë vetëm për shkak të një rënie në vëllimin e lëngut të zhvendosur, pasi lëngjet janë praktikisht të pakompresueshëm dhe dendësia e ujit në sipërfaqe dhe në një thellësi është e njëjtë.
Një rënie në vëllimin e lëngut të zhvendosur mund të ndodhë për shkak të ngjeshjes së ajrit në xhami, i cili, nga ana tjetër, mund të ndodhë për shkak të një rritje të presionit. Ndryshimi i temperaturës gjatë zhytjes së xhamit mund të injorohet nëse nuk jemi të interesuar për një saktësi shumë të lartë të rezultatit. Arsyetimi përkatës është dhënë në shembullin e mëparshëm.
Marrëdhënia midis presionit të gazit dhe vëllimit të tij në temperaturë konstante e shprehur me ligjin Boyle-Mariotte.
Presioni i lëngut në fakt rritet me thellësi dhe transmetohet në të gjitha drejtimet, duke përfshirë lart, në mënyrë të barabartë.
Presioni hidrostatik në përpjesëtim të drejtë me densitetin e lëngut dhe lartësinë e tij (thellësinë e zhytjes).
Regjistruar si ekuacioni origjinal ekuacioni që karakterizon gjendjen e ekuilibrit të xhamit, duke zëvendësuar në mënyrë sekuenciale në të shprehjet e gjetura gjatë analizës së problemit dhe duke zgjidhur ekuacionin që rezulton për thellësinë e dëshiruar, arrijmë në përfundimin se për të marrë një përgjigje numerike duhet të dimë vlerat e densitetit të ujit, presionit atmosferik, masës së xhamit, vëllimit dhe nxitimit të tij renie e lire.
Të gjitha argumentet e kryera mund të shfaqen si më poshtë:
Meqenëse nuk ka të dhëna në tekstin e problemit, do ta vendosim vetë.
E dhënë:
Dendësia e ujit r=10 3 kg/m 3.
Presioni i atmosferës 10 5 Pa.
Vëllimi i gotës 200 ml = 2 00. 10 -3 l = 2. 10 -4 m 3.
Masa e gotës është 50 g = 5. 10-2 kg.
Nxitimi i gravitetit g = 10 m/s 2.
Zgjidhja numerike:
|
Problemi i një tullumbace që ngrihet, ashtu si problemi i një xhami që fundoset, mund të klasifikohet si një problem statik.
Topi do të fillojë të ngrihet në të njëjtën mënyrë si gota të fundoset, sapo të prishet barazia e forcave të aplikuara në këto trupa dhe të drejtuara lart e poshtë. Topi, ashtu si xhami, i nënshtrohet forcës së gravitetit të drejtuar poshtë dhe forcës lëvizëse të drejtuar lart.
Forca lëvizëse lidhet me densitetin e ajrit të ftohtë që rrethon topin. Kjo densitet mund të gjendet nga ekuacioni Mendeleev-Clapeyron.
Forca e gravitetit është drejtpërdrejt proporcionale me masën e topit. Masa e topit, nga ana tjetër, përbëhet nga masa e guaskës dhe masa e ajrit të nxehtë brenda saj. Masa e ajrit të nxehtë mund të gjendet edhe nga ekuacioni Mendeleev-Clapeyron.
Skematikisht, arsyetimi mund të shfaqet si më poshtë:
Nga ekuacioni mund të shprehim sasinë e dëshiruar, vlerësim vlerat e mundshme të nevojshme për të marrë zgjidhje numerike problema të sasive, zëvendësoni këto sasi në ekuacionin që rezulton dhe gjeni përgjigjen në formë numerike.
Një enë e mbyllur përmban 200 g helium. Gazi bën proces i vështirë. Ndryshimi në parametrat e tij pasqyrohet në grafikun e vëllimit kundrejt temperaturës absolute.1. Shprehni masën e gazit në SI.
2. Sa është masa molekulare relative e këtij gazi?
3. Sa është masa molare e këtij gazi (në SI)?
4. Sa është sasia e substancës që përmban ena?
5. Sa molekula gazi ka në enë?
6. Sa është masa e një molekule të këtij gazi?
7. Emërtoni proceset në seksionet 1-2, 2-3, 3-1.
8. Përcaktoni vëllimin e gazit në pikat 1,2, 3, 4 në ml, l, m 3.
9. Përcaktoni temperaturën e gazit në pikat 1,2, 3, 4 në 0 C, K.
10. Përcaktoni presionin e gazit në pikat 1, 2, 3, 4 në mm. rt. Art. , ATM, Pa.
11. Foto këtë proces në grafikun e presionit kundrejt temperaturës absolute.
12. Paraqisni këtë proces në një grafik të presionit kundrejt vëllimit.
Udhëzime për zgjidhjen:
1. Shih gjendjen.
2. Pesha molekulare relative e një elementi përcaktohet duke përdorur tabelën periodike.
3. M=M r·10 -3 kg/mol.
7. fq=konst - izobarik; V=konst-izokorik; T=konst - izotermik.
8. 1 m 3 = 10 3 l; 1 l = 10 3 ml. 9. T=t+ 273. 10. 1 atm. = 10 5 Pa = 760 mm Hg. Art.
8-10. Ju mund të përdorni ekuacionin Mendeleev-Clapeyron, ose ligjet e gazit Boyle-Mariotte, Gay-Lussac, Charles.
Përgjigjet për problemin
| m = 0,2 kg | |||||||
| M r = 4 | |||||||
| M = 4 10 -3 kg/mol | |||||||
| n = 50 mol | |||||||
| N = 3 10 25 | |||||||
| m =6,7 10 -27 kg | |||||||
| 1 - 2 - izobarike | |||||||
| 2 - 3 - izokorik | |||||||
| 3 - 1 - izotermike | |||||||
| № | ml | l | m 3 | ||||
| 2 10 5 | 0,2 | ||||||
| 7 10 5 | 0,7 | ||||||
| 7 10 5 | 0,7 | ||||||
| 4 10 5 | 0,4 | ||||||
| № | 0 C | TE | |||||
| № | mmHg. | atm | Pa | ||||
| 7.6 10 3 | 10 6 | ||||||
| 7.6 10 3 | 10 6 | ||||||
| 2.28 10 3 | 0.3 10 6 | ||||||
| 3.8 10 3 | 0,5 10 6 | ||||||
 |
 |
||||||
Kikoin A.K. Një mënyrë e thjeshtë për të përcaktuar madhësinë e molekulave // Kuantike. - 1983. - Nr.9. - F.29-30.
Me marrëveshje të veçantë me redaksinë dhe redaktorët e revistës "Kvant"
NË fizika molekulare kryesore " personazhet“Janë molekula, grimca të vogla të paimagjinueshme që përbëjnë të gjitha substancat në botë. Është e qartë se për të studiuar shumë dukuri është e rëndësishme të dimë se çfarë molekula janë ato. Në veçanti, cilat janë madhësitë e tyre.
Kur njerëzit flasin për molekula, ato zakonisht mendohen si topa të vegjël, elastikë dhe të fortë. Prandaj, njohja e madhësisë së molekulave do të thotë të njohësh rrezen e tyre.
Pavarësisht nga vogëlsia madhësia molekulare, fizikantët kanë qenë në gjendje të zhvillojnë shumë mënyra për t'i përcaktuar ato. Fizika 9 flet për dy prej tyre. Dikush përfiton nga vetia e disa (shumë pak) lëngjeve për t'u përhapur në formën e një filmi të trashë me një molekulë. Në një tjetër, madhësia e grimcave përcaktohet duke përdorur një pajisje komplekse - një projektor jon.
Megjithatë, ekziston një metodë shumë e thjeshtë, megjithëse jo më e sakta, për llogaritjen e rrezeve të molekulave (ose atomeve). gjendje e lëngët, mund të konsiderohen fort ngjitur me njëri-tjetrin. Në këtë rast, për një vlerësim të përafërt, mund të supozojmë se vëllimi V disa masë m substancat janë të thjeshta e barabartë me shumën vëllimet e molekulave që përmban. Pastaj marrim vëllimin e një molekule duke e ndarë vëllimin V për numrin e molekulave N.
Numri i molekulave në një trup që peshon mështë e barabartë, siç dihet, \(~N_a \frac(m)(M)\), ku M- masa molare e substancës N A është numri i Avogadros. Prandaj vëllimi V 0 e një molekule përcaktohet nga barazia
\(~V_0 = \frac(V)(N) = \frac(V M)(m N_A)\) .
Kjo shprehje përfshin raportin e vëllimit të një lënde me masën e saj. Lidhja e anasjelltë \(~\frac(m)(V) = \rho\) është dendësia e substancës, pra
\(~V_0 = \frac(M)(\rho N_A)\) .
Dendësia e pothuajse çdo substance mund të gjendet në tabela të arritshme për të gjithë. Masa molare lehtë për t'u përcaktuar nëse dihet formula kimike substancave.
\(~\frac(4)(3) \pi r^3 = \frac(M)(\rho N_A)\) .
nga e cila marrim shprehjen për rrezen e molekulës:
\(~r = \sqrt (\frac(3M)(4 \pi \rho N_A)) = \sqrt (\frac(3)(4 \pi N_A)) \sqrt (\frac(M)(\rho) )\) .
E para nga këto dy rrënjë është konstante, e barabartë me ≈ 7.4 10 -9 mol 1/3, pra formula për r pretendon
\(~r \përafërsisht 7,4 \cdot 10^(-9) \sqrt (\frac(M)(\rho)) (m)\) .
Për shembull, rrezja e një molekule uji e llogaritur duke përdorur këtë formulë është e barabartë me r B ≈ 1,9 · 10 -10 m.
Metoda e përshkruar për përcaktimin e rrezeve të molekulave nuk mund të jetë e saktë thjesht sepse topat nuk mund të vendosen në mënyrë që të mos ketë boshllëqe midis tyre, edhe nëse ato janë në kontakt me njëri-tjetrin. Për më tepër, me një "paketim" të tillë të molekulave-topa, lëvizjet molekulare do të ishin të pamundura. Sidoqoftë, llogaritjet e madhësive të molekulave duke përdorur formulën e dhënë më sipër japin rezultate që pothuajse përkojnë me rezultatet e metodave të tjera, të cilat janë pakrahasueshme më të sakta.
do të doja të flisja për gjëra të rëndësishme, të cilat rrallë shpjegohen në faqet e internetit të kompanive që shesin sisteme pastrimi, por është shumë më bukur të kuptosh se për çfarë po flasim kur zgjedh një filtër për familjen ose punën tënde. Ky përmbledhje paraqet disa aspekte të rëndësishme, e cila duhet të merret parasysh kur zgjidhni një filtër.
Çfarë janë mikroni dhe nanometri?
Nëse po kërkoni për një filtër uji, me shumë mundësi keni hasur në emrin "mikron". Kur po flasim për në lidhje me fishekët mekanikë, shpesh mund të shihni fraza të tilla si "njësia filtron grimcat e trashë të ndotësve me madhësi deri në 10 mikronë ose më shumë". Por sa është - 10 mikron? Do të doja të di se çfarë lloj ndotjeje do të kalojë një fishek i projektuar për 10 mikronë. Për sa i përket membranave (qoftë ai filtër rrjedhjeje ose osmozë e kundërt), përdoret një term tjetër - nanometër, i cili është gjithashtu një madhësi e vështirë për t'u përfaqësuar. Një mikron është 0,001 milimetra, domethënë nëse e ndajmë me kusht një milimetër në 1000 ndarje, do të marrim saktësisht 1 mikron. Një nanometër është 0.001 mikron, që është në thelb një e milionta e milimetrit. Emrat mikron dhe nanometër janë krijuar për ta bërë më të lehtë paraqitjen e numrave kaq të vegjël.
Mikronet përdoren më shpesh për të përfaqësuar thellësinë e filtrimit të prodhuar nga polipropileni ose fishekët e karbonit, nanometra për të përfaqësuar nivelin e filtrimit të prodhuar nga ultrafiltrimi ose membranat e osmozës së kundërt.
Cilat janë ndryshimet midis filtrave të ujit?
Ekzistojnë 3 lloje kryesore të filtrave: flow-through, flow-through me një membranë ultrafiltrimi (membranë) dhe filtra me osmozë të kundërt. Cili është ndryshimi kryesor midis këtyre sistemeve? Një filtër rrjedhës mund të konsiderohet si pastrim bazë, pasi rrallë e pastron ujin në gjendje të pijshëm - domethënë, ndryshe nga dy llojet e tjera të filtrave, pas ujë të rrjedhshëm duhet të zihet para përdorimit (përjashtim bëjnë sistemet që përmbajnë materiale Aragon, Aqualene dhe Ecomix). Filtrat e membranës - filtrat me një membranë ultrafiltrimi pastrojnë ujin nga të gjitha llojet e ndotësve, por lënë ekuilibrin e kripës së ujit të paprekur - domethënë, kalciumi natyror, magnezi dhe mineralet e tjera mbeten në ujë. Sistemi i osmozës së kundërt pastron plotësisht ujin, duke përfshirë mineralet, bakteret, kripërat - në daljen e filtrit, uji përmban, çuditërisht, ekskluzivisht molekula uji.
Klori është ndotësi më i ndërlikuar i ujit.
Në mënyrë tipike, për të hequr ndotësit nga uji me një sistem membranor, poret e membranës duhet të jenë më të vogla se dimensionet e elementit. Megjithatë, kjo nuk funksionon me klorin, pasi dimensionet e molekulës së saj janë të barabarta me dimensionet e një molekule uji, dhe nëse i bëni poret e membranës më të vogla se dimensionet e klorit, atëherë uji nuk do të jetë në gjendje të kalojë. qoftë. Ky është një paradoks i tillë. Prandaj, të gjitha sistemet e osmozës së kundërt si pjesë e para-filtrave dhe si një post-filtër kanë fishekë karboni që pastrojnë tërësisht klorin nga uji. Dhe vini re, pasi kryesore " dhimbje koke"Uji ukrainas është pikërisht klor; nëse doni të blini osmozë të kundërt, duhet të zgjidhni një sistem me dy fishekë karboni në parafiltër - kjo tregon cilësinë e pastrimit.
Shpresojmë që informacioni i paraqitur të ishte i dobishëm për ju. Më shumë informacion mund të gjenden në faqen e internetit
